[发明专利]一种用于在碰撞图层中快速寻找优化曲线的方法

说明书

本发明提供了一种用于在碰撞图层中快速寻找优化曲线的方法，包括步骤：1）对无碰撞区间中点的求取步骤，即将优化曲线前进过程中与碰撞区域边界相交时的相交点处所对应的刀触点序号的无碰撞区间的中点作为新的优化曲线的起点；2）基于邻域搜索法的单向优化曲线寻找步骤，即从某个无碰撞区间中点出发，在不生成完整碰撞图层的情况下在可靠区域中寻找优化曲线；3）基于递归法的双向优化曲线寻找步骤；4）在整个碰撞碰撞图层中生成优化曲线。本发明具有灵活实用的特点，大大提高了在碰撞图层中寻找优化曲线的速度与大幅降低了寻找优化曲线过程中的运算量。

技术领域

本发明涉及了一种用于在碰撞图层中快速寻找优化曲线的方法，包括对无碰撞区间中点的求取算法、基于邻域搜索法的单向优化曲线寻找算法、基于递归法的双向优化曲线寻找算法。

背景技术

机器人在对工件进行加工时，通常会通过CAM软件生成工件的加工路径，然后机器人末端夹持工件或刀具执行该加工路径，对工件进行加工。但随着工件形状的日益复杂，在执行加工路径的过程中，经常会发生碰撞现象，如机器人与刀具发生碰撞，刀具与工件发生碰撞等等。这会令加工的工件报废或者对机器人造成损害。因此对机器人的加工路径时行无碰撞优化就显得十分重要，而优化方法通常是采用碰撞图层法来实现。通过对机器人加工过程的仿真与碰撞检测，得到机器人加工路径的碰撞图层，通过在碰撞图层的可靠区域中寻找一条优化曲线，并将优化曲线转化为机器人的加工路径，实现机器人对工件的无碰撞加工。但生成完整的碰撞图层需要进行大量的碰撞检测，运算量巨大，耗时较长。此时就需要一种在不生成完整的碰撞图层的情况下，在碰撞图层中快速地寻找一条优化曲线，实现机器人的加工路径的无碰撞优化。

发明内容

本发明提供了一种用于在碰撞图层中快速寻找优化曲线的方法。包括对无碰撞区间中点的求取算法、基于邻域搜索法的单向优化曲线寻找算法、基于递归法的双向优化曲线寻找算法。其中无碰撞区间中点的求取方法解决了当优化曲线遇到碰撞区域时确定新的优化曲线起点煌问题，基于邻域搜索法的单向优化曲线寻找算法解决了在没有完整碰撞图层的情况下寻找优化曲线的问题，基于递归法的双向优化曲线寻找算法解决了在整个碰撞图层中寻找整条优化曲线的问题。本发明具有灵活实用的特点，大大提高了在碰撞图层中寻找优化曲线的速度与大幅降低了寻找优化曲线过程中的运算量。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种用于在碰撞图层中快速寻找优化曲线的方法，包括步骤：

1)对无碰撞区间中点的求取步骤，即将优化曲线前进过程中与碰撞区域边界相交时的相交点处所对应的刀触点序号的无碰撞区间的中点作为新的优化曲线的起点；

2)基于邻域搜索法的单向优化曲线寻找步骤，即从某个无碰撞区间中点出发，在不生成完整碰撞图层的情况下在可靠区域中寻找优化曲线；

3)基于递归法的双向优化曲线寻找步骤；

4)在整个碰撞碰撞图层中生成优化曲线。

进一步地，所述的步骤1)具体包括：

11)设初始曲线为一条首、末点分别(1,0)、(N,0)的直线，表示初始时，全部刀触点所对应的加工坐标系{M′}在坐标轴中的位置均为d＝0；

12)机器人从第1个刀触点开始打磨仿真，当打磨到第i个刀触点P_i时，若检测到工件或机器人与刀具的碰撞时，得到位于第i个刀触点P_i处的加工坐标系{M′_i}在坐标轴中的若干个无碰撞区间；

13)然后求取各个无碰撞区间的中点，在求取无碰撞区间中点时，需要位于第i个刀触点的加工坐标系{M′_i}从可行区域d＝-A-W/2到d＝A+W/2以一定的间隔Δd历遍整个坐标轴并对点(i,d)进行碰撞检测，依次找到每个无碰撞区间的起点与终点，并求取其区间中点，W为砂带的宽度，A为加工坐标系{M′}绕砂带切线旋转α角度的最大值；